על ידי קופולימריזציה של אתילן, פרופילן ודיולפין לא מצומד של גומי אתילן פרופילן דין (EPDM) כחומר בידוד תיל וכבלים יש יותר מ-60 שנות היסטוריה. EPDM ופוליויניל כלוריד (PVC) ופוליאתילן צולב (XLPE) וחומרי בידוד אחרים הם בעלי אותו מיקום שאין לו תחליף, ויתרונותיו הייחודיים הם: חיי שירות ארוכים יותר, עמידות טובה יותר למים וחמצן ויציבות תרמית, מגוון רחב יותר של טמפרטורות פעולה. מכיוון שהיישום של EPDM בתחום הבידוד החשמלי הוא יותר ויותר נרחב, הדרישות של מחווני מפתח EPDM גם תובעניות יותר ויותר, במיוחד בחלק מהיישומים המתקדמים, לשליטה באינדיקטורים מפתח של EPDM יש דרישות מחמירות יותר, רק כאשר מחווני המפתח המתאימים נמצאים בטווח סביר, כך שה-EPDM יעמוד בדרישות העיבוד והביצועים. קח EPDM כדוגמה לייצור בידוד חוטים וכבלים במתח בינוני, אם חוזק המתיחה, התארכות הקריעה, חוזק התפרקות, אובדן דיאלקטרי, התנגדות נפח ותכונות מכניות וחשמליות חשובות אחרות של המוצר יכולים לעמוד בדרישות, תכולת האתילן של חומר הגלם EPDM, צמיגות mooney, תכולת מפתח וטהרה נוספת של דיאולפינים. ישנם גורמים רבים המשפיעים על התנגדות התמוטטות של בידוד חוטי EPDM וכבל. בנוסף לתכולת האתילן שהוזכרה לעיל, תכולת הדיאולפינים והטוהר, לתכולת הג'ל ב-EPDM, כמו גם להתאמה ואופטימיזציה של נוסחת העיבוד, יש השפעה חשובה על עמידות המוצר לפירוק. הם לא רק גורמים משפיעים בודדים ומבודדים, אלא גם פועלים יחד כדי להשפיע באופן מקיף על התנגדות התמוטטות החשמלית של המוצרים. במאמר זה, חלק מהגורמים המשפיעים על עמידות התמוטטות של EPDM נבחרים למחקר וניתוח שיטתיים, על מנת לספק התייחסות חשובה לסינתזה של מוצרי EPDM עבור בידוד תיל וכבלים.
1 השפעת תוכן ENB על חוזק התמוטטות
תכולת ENB (שבר מסה) <4.5%, ועם העלייה בתכולת ENB, חוזק הפירוק של המוצר פוחת; תכולת ENB (שבר מסה) ≥4.5%, ועם העלייה בתכולת ENB (שבר מסה), חוזק הפירוק של המוצר עולה.
2. השפעת טוהר הגומי על חוזק הפירוק
כאשר משתמשים ב-EPDM בעיבוד של חומרי בידוד חשמליים, טוהר החומר נדרש במידה מסוימת. טוהר ה-EPDM מתבטא בדרך כלל במונחים של תכולת אפר, המורכבת בעיקר ממלחים אנאורגניים המכילים יוני מתכת (ונדיום, אלומיניום, ברזל, נתרן וכו') המוכנסים במהלך הפילמור ולאחר העיבוד, כמו גם זיהומים זרים. נוכחות אפר, שווה ערך ל'פגם' פיזי, הופכת בקלות לפריצת דרך במוצרי הגומי על ידי התחשמלות. ככל שתכולת האפר ב-EPDM עולה, גם תכולת יוני המתכת במדגם עולה, וחוזק הפירוק של המוצר המוגמר פוחת. לאפר (יוני מתכת, זיהומים זרים) יש השפעה מסוימת על ביצועי הפירוק החשמלי של המוצר. בהתחשב בהשפעת יוני המתכת על עמידות המוצר לפירוק, יוני המתכת בדגימת הבדיקה יהוו שדה מקומי בתוך המוצר תחת פעולת השדה החשמלי החיצוני, אשר יוצב על גבי השדה החיצוני כדי לפגוע במוצר. ככל שתכולת יוני המתכת במדגם גדלה, חוזק השדה הפנימי עולה בהדרגה, וגדלה גם האפשרות של צבירה מקומית של יוני מתכת, וכתוצאה מכך עוצמות שדה מקומיות גבוהות באופן חריג, וכל הגורמים הללו יפחיתו את עמידות התמוטטות של המוצר. שנית, קחו בחשבון את ההשפעה של זיהומים זרים על עמידות התמוטטות של מוצרים, מוצרי גומי בזיהומים הזרים כוללים בעיקר חול וחלודה וכו', בדרך כלל, זיהומים אלו ומוצרי גומי הם תאימות ירודה מאוד, ונוכחותם למוצרי הגומי שווה ערך ל'פגם', הורס את האחידות והשלמות של מוצרי הגומי. כאשר שדה חשמלי חיצוני במתח גבוה פועל על מוצרי בידוד חשמליים מסוג EPDM עם 'פגמים', יהיה קל יחסית לפרוץ את מוצרי הבידוד החשמלי ב'פגמים', ובכך להפחית את עמידות המוצר בפני התמוטטות חשמלית.
3. השפעת תכולת הג'ל על חוזק הפירוק
ג'ל הוא מבנה מיוחד של 'חלקיקי גומי' שנוצרו במהלך הפילמור של EPDM. בשל המורפולוגיה והמבנה המיוחדים שלו, האינטראקציה שלו עם השרשרת המולקולרית הרגילה במוצר הגומי חלשה יחסית, וניתן לראות בקיומו גם 'טומאה' שנותרה במוצר הגומי. '. עבור מוצרי בידוד חשמלי EPDM איכותיים, לתכולת הג'ל עשויה להיות השפעה גם על ביצועי הפירוק החשמלי של המוצר. ככל שתכולת הג'ל ב-EPDM עולה, חוזק הפירוק של המוצר המוגמר פוחת. מאחר שהג'ל הוא מבנה רשת צולב, המורפולוגיה שלו שונה משמעותית מזו של EPDM מולקולרי רגיל, ולכן הוא פחות תואם לשרשרת מולקולרית EP DM רגילה. שרשראות מולקולריות, והאינטראקציה בין משטח הג'ל לשרשראות מולקולריות רגילות חלשה יותר מזו שבין שרשראות מולקולריות רגילות של EPDM כוח האינטראקציה בין משטח הג'ל לשרשראות המולקולריות הרגילות חלש יותר מזה שבין שרשראות מולקולריות תקינות של EPDM, ומשטח הג'ל אינו בהכרח 'מלא' בשרשראות מולקולריות.
פני הג'ל אינם בהכרח 'מלאים' בשרשראות מולקולריות EPDM, וייתכנו כמה 'פערים'. מאחר וקיום הג'ל ישפיע על ההומוגניות של המוצר, המוצר המעובד יצור שיפוע שדה סביב הג'ל תחת פעולת השדה החשמלי החיצוני במתח גבוה. ככל שההבדל בין המורפולוגיה והמבנה של הג'ל לשרשראות המולקולריות EPDM גדול יותר, כך היווצרות שיפוע השדה גדול יותר, כך קל יותר לשבור את פני הג'ל בעל כוח יחסי חלש יותר וייתכן 'פער' במוצר. ככל שההבדל בין השרשראות המולקולריות של EPDM גדול יותר, שיפוע השדה גדול יותר, כך גדל הסיכוי להרוס את פני הג'ל שבו הכוח היחסי חלש יותר וייתכנו 'פערים', היווצרות 'פגמים' במוצר, מה שמוביל לפירוק מוקדם של הדגימה, ובכך להפחית את ביצועי הפירוק של הדגימה.
4. השפעת נוסחת העיבוד על חוזק הפירוק
נוסחת העיבוד היא חוליה מרכזית בעיבוד מוצרי EPDM למוצרי בידוד חשמלי, אך גם אחד מגורמי המפתח המשפיעים על ביצועי התמוטטות של מוצרי בידוד חשמלי. התאמה ואופטימיזציה של נוסחת העיבוד הבסיסית והוספת תוספי בידוד חשמלי יכולים לשפר משמעותית את ביצועי התקלות של מוצרי בידוד חשמלי. לאחר שאותו חומר גלם EPDM מעובד לפי נוסחאות שונות, התכונות המכניות אינן משתנות הרבה, והאחרון גבוה רק בכ-5% מהראשון, אך בחוזק הפריצה החשמלי יש שינוי משמעותי, והאחרון גבוה בכ-60% מהראשון. הסיבה העיקרית לשיפור המאפיינים המכאניים והחשמליים היא שיצרן הכבלים הימיים ייעל את מינון הדיאיזופרופיל בנזן פרוקסיד במהלך עיבוד המוצרים, כך שהקשרים הכפולים בשרשרת הצדדית של ENB מצטלבים במלואם, והקשרים הכפולים הנותרים מצטמצמים, ומתווספים קאולין ותוספי בידוד חשמליים אחרים, אשר מגבירים את הפעילות והספיגה של המשטח והסופח. מוצרים. שתי הנקודות לעיל מספיקות כדי להוכיח את החשיבות של נוסחת העיבוד לשיפור ביצועי התמוטטות החשמל של מוצרי בידוד חשמלי EPDM.
5.מסקנה
(1) הקשר הכפול בשרשרת הצדדית של המונומר השלישי (ENB) ב-EPDM מקושר במידה מספקת.
(1) EPDM במונומר השלישי (ENB) בשרשרת הצדדית של הקשר הכפול, ככל שצולב בצורה מלאה יותר, ככל שמספר השאריות נמוך יותר, כך תורם יותר לביצועי התנגדות התפרקות חשמלית למוצרי בידוד חשמלי (בידוד חוטים וכבלים).
(2) ככל שהטוהר של חומר הגלם EPDM גבוה יותר (ככל שתכולת האפר נמוכה יותר), כך מועיל יותר לשיפור של מוצרי בידוד חשמלי (שכבת בידוד חוטים וכבלים) עמידות להתמוטטות חשמלית.
(3) ככל שתכולת הג'ל של חומר הגלם EPDM נמוכה יותר, כך היא עוזרת יותר לשפר את עמידות התפרקות חשמלית של מוצרי בידוד חשמלי (בידוד חוטים וכבלים).
(3) ככל שתכולת הג'ל של חומר הגלם EPDM נמוכה יותר, כך עמידותם של מוצרי בידוד חשמליים (בידוד חוטים וכבלים) טובה יותר.
(4) התאמת כמות ה-EPDM בפורמולציה הבסיסית של מבודדים חשמליים (בידוד תיל וכבלים) והשלמה עם תוספים מבודדים חשמליים יכולה לשפר משמעותית את עמידותם של מבודדים חשמליים (בידוד חוטים וכבלים).
